Co je bezpečnější, využití UPS výstupu střídače nebo zapojení střídače v Backup power režimu?

Vzhledem k tomu, že toto téma je stále živé a stále dostáváme dotazy na rozdíly mezi použitím Backup výstupu na střídači a přídavného Backup boxu, rozhodl jsem se recyklovat jeden za starších příspěvků na toto téma.

Následující text se pokusí osvětlit rozdíl mezi střídačem s výstupem UPS a střídačem zapojeným v Backup power režimu (nebo Full Backup power režimu chcete-li) a přínosu provozování střídače v UPS módu. Zkusíme si vysvětlit rozdíl mezi zapojeními a nezaujatě zhodnotit klady a zápory jednotlivých přístupů. Budeme vycházet ze zkušeností se zapojováním střídačů Wattsonic, které UPS výstupem a režimem disponují.

Jak funguje UPS výstup?

Spotřebiče připojené na UPS výstupu mají zajištěno napájení i v případě výpadku v distribuční síti. Doba přepnutí je pro střídač Wattsonic do 10ms. Splňuje tak požadavky na běžnou „Line interactive“ UPS. Připojené spotřebiče mají pak zajištěno napájení po dobu slunečního svitu nebo do doby vybití baterie resp. do dosažení nastavené úrovně vybití (bezpečnostní nastavení baterie). Doba, po kterou mají spotřebiče zaručeno napájení je závislá na dodávce energie z panelů a aktuálním stavu nabití baterie v okamžiku výpadku sítě. Důležitý je také celkový příkonu připojených (chráněných) spotřebičů. Nevýhodou řešení je zásah do domovního rozváděče popř. nutnost okruhy pro chráněné spotřebiče teprve vybudovat. Výhodou je dosažení velké úrovně bezpečnosti pro připojená zařízení. V případě, kdy je střídač schopen pokrýt celou spotřebu domu, je možné připojit celý dům nebo alespoň většinu domu na UPS výstup.

Ilustrační obrázek pro použití UPS výstupu:

Co je to UPS režim?

Pro dosažení ještě vyšší úrovně zabezpečení napájení je možné střídač přepnout do režimu UPS, ve kterém lze nastavit, kolik energie v baterii bude vyhrazeno pro režim UPS. Znamená to, že střídač bude stále držet část kapacity baterie pro případ výpadku sítě. Pro dosažení maximální bezpečnosti připojených spotřebičů střídač tuto „vyhrazenou“ kapacitu dobije a to i ze sítě ihned po obnovení dodávky energie.

Co je to Backup Power (Full Backup Power) režim?

Je to způsob připojení střídače, při kterém není přímo využíván UPS výstup pro napájení chráněných spotřebičů, ale všechny spotřebiče jsou trvale připojeny na síťovém výstupu střídače. Po výpadku sítě jsou pak všechny přepojeny na UPS výstup. Výhodou tohoto řešení je jednodušší připojení FVE elektrárny k objektu. Při tomto připojení odpadá přepojování domovního rozváděče a zásahy do stávající instalace jsou minimální. Řešení má však i celou řadu nevýhod. Přepnutí na záložní energii je mnohem delší (až v řádu vteřin), citlivé spotřebiče tedy vypadnou. V případě, že energetická spotřeba domu je vyšší než výkon střídače, je UPS výstup přetížen a střídač se odpojí, resp. nemusí vůbec dojít k aktivaci UPS výstupu. Záloha v takovém případě neexistuje. Je tedy nutné pečlivě posoudit příkon objektu, výkon střídače a soudobost zátěží. Vzhledem k tomu, že jsou zálohovány i „zbytečné spotřebiče“, je i doba zálohy většinou krátká. Ke zvýšení úrovně bezpečnosti může i v tomto případě přispět použití UPS módu.

Ilustrační obrázek pro použití Backup power režimu:

Porovnání obou řešení:

• Instalace a cena
  Méně náročná a rychlejší instalace je v případě použití Backup boxu a to zvláště, když je tento box doplněn ještě o jistící prvky, DC pojistky a přepěťové ochrany pro střídač. Nicméně rychlejší nemusí znamenat levnější. Náklady na úpravu hlavního rozváděče mohou být i přes svoji vyšší pracnost nižší nebo stejné jako cena za pořízení a instalace Backup boxu.
• Použití
  Obě řešení mají, jak vyplývá z jejich názvů, poskytovat energii v případě selhání veřejné distribuční sítě. To různou měrou naplňují obě dvě. V případě použití UPS výstupu je díky rychlému přepnutí na záložní energii zaručena kontinuita funkce důležitých spotřebičů, např.: oběhových čerpadel kotlů, domácích vodáren, mrazáků, serverů, zabezpečovacích zařízení a osvětlení. Méně důležité spotřebiče pak zálohovány nejsou a nevybíjejí zbytečně baterii. Prvotní volba co je a co není spotřebič určený k zálohování, je jen na uživateli. U Backup boxu jsou problémy s použitím větší. Díky delšímu přepnutí dochází k odpojení elektronických zařízení a to, co u mrazáku nebo světel nemusí být na závadu, je pro servery a další elektronická zařízení problém vedoucí k pádu a restartu. Kontroverzní výhodou je dostupnost energie pro všechna zařízení v domě.
• Bezpečnost
  

  Méně náročná a rychlejší instalace je v případě použití Backup boxu a to zvláště, když je tento box doplněn ještě o jistící prvky, DC pojistky a přepěťové ochrany pro střídač. Nicméně rychlejší nemusí znamenat levnější. Náklady na úpravu hlavního rozváděče mohou být i přes svoji vyšší pracnost nižší nebo stejné jako cena za pořízení a instalace Backup boxu.

  V této oblasti jsou mezi řešeními zásadní rozdíly. Využití UPS výstupu k ochraně důležitých spotřebičů je řešení s vysokou mírou bezpečnosti a v případě dobrého návrhu se neliší od řešení s použitím Line Interactive záložního zdroje. Toto nelze říci o použití Backup boxu. Dlouhá doba přepnutí není vhodná pro citlivá elektronická zařízení, připojení celého domu na zálohu vede v lepším případě k rychlému vybití baterie do zbytných zařízení, která v době výpadku nemusí běžet. V horším případě, kdy je spotřeba objektu ve chvíli výpadku sítě vyšší, než výkon střídače, dojde k pádu celého systému. Napájeno pak není nic. Backup box tedy může být i nebezpečný.

• Závěr
  Ještě je pro úplnost potřeba dodat, že sepnutý stykač v Backup boxu představuje trvalý odběr proudu o velikosti jednotek wattů (typicky 4 – 8W) a to i v době, kdy elektrárna nevyrábí. Shrneme-li všechny výše uvedené argumenty, dostáváme jednoznačný výsledek. Zjednodušení instalace nemůže v žádném případě vyvážit možné komplikace a nízkou bezpečnost elektrárny připojené přes Backup box. Tento typ připojování nemůžeme tedy doporučit.

Za technický tým Schmachtl CZ

Michal Bečán